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자극-감응성 액정 엘라스토머의 최근 진보

전문가 제언: ○ 액정 엘라스토머(Liquid Crystal Elastomer, LCE)는 폴리머 네트워크의 역학적 성질과 액정의 이방성을 가진 새로운 액정성 재료로서 주목받고 있다. 특히 균일하게 배향된 액정 엘라스토머는 메소겐의 배향 에너지와 폴리머 네트워크의 엔트로피 탄성의 결합에 의해, 상전이에서 자발적 또는 가역적인 형상 변화를 나타내는 특성을 가지고 있어 인공 근육이나 액추에이터 등에 응용이 제안되고 있다. 액정 엘라스토머는 겔이나 고무와 같이 고분자 사슬이 가교 분자에 의해 연결된 네트워크 구조로 고무 탄성을 가지며 동시에 액정 분자의 배열에 의한 이방성으로 액정과 같은 자유도가 존재한다.

○ Soft matter 물리의 선구자의 하나인 de Gennes가 LCE의 개념을 발표한 것이 약 30년 전이며, 액정 배향에 의해 자기변형을 나타내는 LCE가 약 15년 전에서 처음 합성되어 액정과 엘라스토머의 하이브리드화 효과가 실증된 이래 급속히 발전되었다. 독특한 자극 응답성을 나타내는 LCE는 고분자 및 액정과학의 새로운 발전 뿐 아니라 소프트 액추에이터 등의 자극 응답성 재료로 응용이 기대되는 새로운 기능성 제품이다.

○ 액정과 엘라스토머의 하이브리드화는 각 성분의 단순한 합이 아니고 새로운 현상이나 물성이 생기는 것으로 LCE의 다양한 물성의 학문적 해석은 액정물리와 고분자물리를 융합한 이론을 필요로 하며 이론분야에도 새로운 과제를 제시하고 있다. 최근에는 전계를 인가하면 수축 변형하는 폴리머로서 액정 엘라스토머를 사용하여 생체근육을 대체할 수 있는 인공근육의 개발이 시도되고 있다.

○ 본고는 최근에 주목을 받고 있는 LCE의 연구동향을 소개한 것으로, 온도, 광, 전장, 역학에 대한 액정 엘라스토머의 응답에 관한 최근의 연구 결과를 종합 소개한 것으로 새로운 기능성 고분자 제품의 연구와 응용을 위한 좋은 자료로 사료된다.

저자: Kenji URAYAMA
자료유형: 학술정보